雙下肢全長負重位拼接攝影對全膝關節置換術的應用評估

劉九保，李林林，李曉芬

(江西省人民醫院，南昌 330006)

近年來，我國罹患膝關節骨性關節炎或類風濕性關節炎的人數不斷上升，臨床骨科對治療晚期膝關節疾病的有效手段是全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）。隨著醫學影像技術的飛速發展，下肢全長拼接攝影越來越受到臨床骨科的重視，有研究證實，下肢力線重建在患者術后人工假體關節生存率及功能恢復方面具有重要的作用[1]。由于傳統的非下肢全長攝片僅包括脛骨近端及股骨遠端，對患者的下肢力線結構不能精準顯示[2]，而下肢全長拼接攝影術，是通過對下肢分段多次曝光，利用自帶的軟件拼接成一幅完整的從髖關節至踝關節的雙下肢正位片，能真實測量雙下肢力線數據，反映全下肢的病變情況，為人工膝關節置換術提供指導依據。

1 材料與方法

1.1 一般資料 選取2017年10月-2018年6月在我科行雙下肢全長負重位拼接攝片的患者45例，其中男20例，女25例；年齡40-77歲，平均52.7歲。45例患者均行人工膝關節置換手術治療。

1.2 攝片儀器 采用島津UNI-VISION全數字動態平板數字胃腸一體機，該系統主要由高壓發生器系統、平板探測器系統，運動系統，計算機控制系統，數字圖像處理系統等構成。探測器為14cm×17cm寸直接轉換型平板探測器。數字圖像處理系統自帶圖像拼接功能軟件，可用于雙下肢全景攝影。

1.3 檢查方法 將木質臺階置于平板探測器系統(FPD)前，囑咐患者前后位站在臺階上，盡量保持身體平穩不動。確認病人信息，進入四肢拼接程序，選擇下肢全長正位項。由上向下移動平板探測器，水平拍攝，起始部位為髂骨嵴，分段攝取雙髖、雙膝、雙踝關節正位片，終止部位包括雙足，分段攝取時盡量保留3-5cm的相同重疊區。攝片條件為60-70kV，6-10mAs。攝片距離為 1.5-1.8m。檢查曝光之后，攝片保存圖像，點擊工作站自帶的內置自動拼接鍵，生成雙下肢全長片，手動調節圖像對比度及灰階度，并發送至激光打印機。

1.4 關節置換術后攝片 對關節嚴重變形行關節置換術的45例病人，含單側或雙側膝關節置換術，術后隨訪采用相同的攝片拼接技術獲取全下肢正位片，檢查時囑咐患者盡量保持足尖向上，患側膝關節穩定不動，并與術前全下肢正位片進行對比評估分析。

1.5 圖像分析 由兩名放射科高年資的主治醫師分別對45例患者的下肢全長位進行膝關節形態學結構分析，并對所有下肢全長拼接圖像進行下肢力線及脛股角的精準測量。

⑴下肢力線測量標準 （見圖1）：①下肢機械軸：由股骨頭中心點至踝關節中心點（距骨中點）的連線。股骨機械軸：股骨頭中心點與膝關節中心點（脛骨髁間嵴中點）的連線；脛骨機械軸：膝關節中心點與踝關節中心點的連線。②機械軸偏距（MAD）：膝關節中心點即脛骨髁間嵴的中點，MAD即指下肢機械軸與膝關節中心點之間的距離，正常情況下，MAD位于膝關節中心點內側 （9.7±6.8）mm。膝關節外翻畸形，下肢力線位于膝關節中心點外側；膝關節內翻畸形，下肢力線位于膝關節中心點內側[3]。③脛股角：應用MORELAND等提出的方法，股骨機械軸與脛骨機械軸對于膝關節中心點所形成向關節內側的夾角[4]，正常范圍182°-184°，若角度大于184°，提示外翻畸形；若小于182°，提示內翻畸形。⑵膝關節置換術后的療效評估標準：①膝關節術后置換的下肢力線與脛股角是否達到正常范圍內；②假體對位對線是否良好；③關節對應有無錯位[5]。

1.6 統計學方法 數據分析采用SPSS 19.0統計軟件，結果以（x±s）表示，膝關節術前及術后下肢應力線、脛股角比較均采用配對t檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

45例病人均順利完成雙下肢全長拼接，圖像質量清晰，無偽影及拼接線，且關節形態情況顯示完整，基本符合影像診斷要求。所有圖像能清晰標注膝關節下肢力線，反映患者關節畸形的整體改變，且對術后下肢力線及脛股角的改變能做出精準量化評估。MAD偏膝關節中心內側＞15mm為膝內翻畸形，位于外側說明膝外翻。脛股角若大于184°，提示外翻畸形；若小于182°，則提示內翻畸形。

本組病例中，膝內翻20例，下肢力線均位于膝關節中心點內側，平均脛股角（172.34±2.16）°；膝外翻12例，下肢力線均位于膝關節中心點外側，平均脛股角（188.78±4.25）°；無合并膝關節畸形13例，MAD 距離膝關節中心內側 （8.82±7.16）mm，脛股角（180.14±0.63）°。術后所有患側膝關節的下肢力線均得到糾正，達到正常范圍內。20例膝關節內翻畸形患者，術后MAD距離膝關節中心內側（8.35±7.08）mm，測量脛股角為（183.08±0.54）°，脛股角較術前比較差異有統計學意義 （t=-7.83，P=0.016）；12例膝外翻畸形患者，術后MAD距離膝關節中心內側（8.23±7.19），測量脛股角為（183.07±0.68）°，脛股角較術前比較差異有統計學意義（t=5.613，P=0.001），膝內外翻畸形較術前均得到良好的校正（見圖2-3）；無合并內外翻畸形13例患者，術后MAD距離膝關節中心內側（8.05±7.02），測量脛股角為（182.46±0.23）°，手術前后比較，差異均無統計學意義。

3 討論

圖1 女性，40歲，無合并膝內外翻畸形

圖2 患者，女性，52歲，左膝關節置換術前及術后雙下肢全長攝影片

圖3 患者，女性，61歲，右膝關節置換術前及術后雙下肢全長攝影片

隨著骨科關節矯形技術的迅猛發展，全膝關節置換術（TKA）已成為晚期膝關節病損的有效治療手段，國內外學者[6-8]認為，TKA手術能有效改善患者的關節疼痛，恢復部分的膝關節功能，并且根據不同的膝內外翻患者，制定詳盡的手術計劃[6]。因此臨床骨科醫生要求手術前后的下肢力線及角度要做出精準的測量，對X線雙下肢全長拼接攝影的高標準要求則愈發強烈。

傳統的X線攝影CR拼接技術應用多個特大的IP板進行長距離攝影后行拼接，但獲得的圖像在IP板交界處有較明顯的拼接痕跡，導致整體圖像的密度不均勻失真，影響臨床的精準測量及評估分析。目前，隨著醫學影像技術水平的飛速發展，DR雙下肢全長拼接攝影愈發進步，它能夠采用分次曝光、分段攝片，后期軟件自動拼接，調整灰階度，自動生成一幅完整的下肢全長的圖像，并且能在PACS工作站上對力線及角度進行精準測量和量化判斷，而這些都直接關系到TKA手術的方案制定和術后療效評估。本組45例病人的雙下肢全長攝影拼接，檢查速度較快，有較高的對比度和清晰度，能精準的測量雙下肢整體力線及內外翻畸形角度，利于下肢力線的重建，更好的為臨床手術方案提供診斷依據。下肢力線的精準測量是決定假體安放成功與否的關鍵問題[9]。許多學者分析發現全膝關節置換術安放的假體使用壽命在某種程度上取決于下肢力線的測量是否準確[10]。

通過本次研究的術前各下肢力線及不同角度的測量發現，患側膝關節的下肢力線及脛股角均偏離正常人群的參考值范圍，有顯著的統計學差異，體現了TKA對治療關節畸形的整體療效。然而，下肢全長X線拼接的攝影技術和測量方法很大程度上會影響下肢力線結果的精準度，特別是病人的攝片體位或合并有下肢畸形。由于下肢全長拼接術是通過拍攝髖、膝、踝為中心的三段正位片拼接而成的，并通過PCACS系統上的測量劃線工具而獲得相關的數據。所以正確的拍照體位是雙下肢盡量伸直并攏，足尖指向前方，防止膝關節向內外旋轉，其呈現的標準正位表現為：股骨髁輪廓對稱，脛骨棘輪廓呈筆架樣，脛腓骨近端部分重疊約占腓骨小頭的1/3[11]。研究表明：外旋導致脛股角增大，內旋則反之。體位擺放偏差對下肢全長攝片測量下肢力線有著重要的影響，尤其在合并下肢關節畸形的情況下對測量結果影響會更加顯著[12]。另外，雙下肢負重位全長攝影對不能長久站立或者不能配合者會出現移動偽影，影響觀察。

綜上所述，雙下肢全長拼接攝影術雖有一定的局限和缺點，但其操作簡便，容易掌握，能用簡潔清晰的圖像反映骨科下肢畸形，并能對下肢力線及脛股角進行精準測量與重建，為臨床醫生在行TKA手術前提供手術參考依據，并依此制訂精準的手術方案，以及對TKA術后療效評估具有重要的臨床價值。